[發明專利]帶電粒子束產生裝置、帶電粒子束裝置、高電壓產生裝置以及高電位裝置

無效

• 申請號: 201380030519.8
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN104364878A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 大西崇;渡邊俊一;金田實
• 申請（專利權）人: 株式會社日立高新技術
• 主分類號: H01J37/248
• 分類號: H01J37/248;H01J37/067;H01J37/16
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 曾賢偉;文志

技術領域

本發明涉及一種對高電壓裝置進行絕緣的技術，詳細而言涉及一種應用了該技術的帶電粒子束產生裝置、帶電粒子束裝置、高電壓產生裝置以及高電位裝置。

背景技術

帶電粒子束裝置是通過電場加速具有電子或陽離子等電荷的粒子(帶電粒子)，向試樣進行照射的裝置。帶電粒子束裝置利用試樣與帶電粒子的相互作用，進行試樣的觀察、分析、加工等。作為帶電粒子束裝置的例子，可例舉電子顯微鏡、電子束光刻裝置、離子加工裝置、離子顯微鏡等。在這些帶電粒子束裝置中，電子顯微鏡是向試樣照射電子，作為信號檢測電子與試樣的相互作用，由此進行細微構造的觀察或構成要素的分析的裝置。以下，對電子顯微鏡進行描述。

大多情況下，電子顯微鏡具備使用負的高壓電位的電子加速裝置。電子顯微鏡具備在真空中產生自由電子的電子源。電子顯微鏡通過電位差加速來自電子源的自由電子，由此生成具有恒定的動能的多個電子束。在許多電子顯微鏡中為了得到電子束，采用將電子源設置在具有負的高壓電位的陰極，將陽極作為接地電位的結構。通過陰極與陽極之間的電位差，電子被加速到希望的能量成為電子束。在電子顯微鏡中，將產生該電子束的部分稱為電子槍。在許多電子顯微鏡中，電子槍產生的電子束的能量與電子槍的電子源部分的高壓電位一致。

作為電子顯微鏡，有掃描型電子顯微鏡或掃描透射型電子顯微鏡、透射型電子顯微鏡等。掃描型電子顯微鏡是利用來自試樣表面的二次電子或反射電子等的裝置，需要的電子束的能量最大約為30kV。

與此相對，掃描透射型電子顯微鏡或透射型電子顯微鏡是觀察透過試樣或在試樣內散射的電子的裝置，需要的電子束的能量主要為100kV以上。如上所述，在許多電子顯微鏡中，采用通過電子源部的高壓電位來賦予電子束的能量的結構。因此，在需要更高電子束能量的電子顯微鏡中，需要將電子源部的高壓電位從周圍的接地電位部絕緣，并穩定保持的結構。

因此，在具有超過100kV的加速電壓的電子槍中，大多情況下采用加速管結構。在加速管結構中，在保持為負的高壓電位的電子源部(陰極)與作為電子束的出口并取接地電位的陽極之間裝入將絕緣物的管與金屬環相互積層的結構(加速管)。在此，不是通過一根絕緣物管直接將電子源部與陽極連接，而是采用加速管結構是基于以下的原因。當在長的絕緣物的兩端存在電位差時，等位線不是在兩端的電極間，在絕緣物上順滑地分布，而是在長的絕緣物的接近哪一端的部分形成等位線的間隔狹窄的部分(電場集中部)。當施加了高電壓時，有時在該電場集中部分產生絕緣破壞。因此，在加速管結構中采用絕緣物管與中間電極的積層結構，并且，在中間電極中使用泄漏電阻來強制地保持電子源與接地電位中間的電位。結果，絕緣物管只要發揮將絕緣物管兩端的電極間絕緣的功能即可，能夠穩定地維持高電位部。

接著，對加速管結構的絕緣進行考慮。例如，加速管在與周圍的接地電位部分之間存在例如最大200kV的電位差。通過該電位差，有可能在加速管的高電位部與容器的接地電位部分之間的空間中產生放電，電子槍需要穩定地維持該電位差的功能(絕緣部)。

在專利文獻1中表示了通過金屬制的容器包圍加速管周圍的結構。在專利文獻1中，在加速管周邊設置金屬制的容器，并將其作為接地電位。在專利文獻1中，為了防止在加速管的高電位部與容器的接地電位部分之間的空間中產生放電，在容器內填充絕緣性氣體或絕緣性液體。由此，防止在具有電位差的電極間產生放電。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2006-216396號公報

發明內容

發明要解決的課題

在專利文獻1中，使用絕緣性氣體或絕緣性液體(以下，稱為“絕緣物質”)，但為了電子槍裝置的小型化、輕量化、價格低廉化，絕緣物質盡量使用絕緣性能高的絕緣材料。作為絕緣性氣體，例如可以使用SF₆(六氟化硫)。此外，作為絕緣性液體，有時使用菜籽油、氟系非活性液體等。這些絕緣物質具有優越的絕緣性能，但另一方面，SF₆是地球溫室化氣體，希望限制使用量。然而，幾乎不存在比SF₆對環境影響小，且具有優越的絕緣性能的絕緣性氣體。因此，需要不使用絕緣性氣體，或可減少絕緣性氣體的使用量的結構。